利用可再生氫將CO2定向轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的特定多碳（C6+）產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)零化工制造提供了一條可持續(xù)的途徑。然而，由于雙功能催化劑中互補(bǔ)活性位點(diǎn)的CO2加氫和C-C偶聯(lián)速率不平衡，導(dǎo)致意想不到的二次反應(yīng)，因此同時(shí)實(shí)現(xiàn)高活性和選擇性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
基于此，清華大學(xué)魏飛教授和陳曉助理研究員、電子科技大學(xué)彭翃杰研究員等人報(bào)道了LaFeO3鈣鈦礦介導(dǎo)的CO2向重芳烴的定向串聯(lián)轉(zhuǎn)化，具有高CO2轉(zhuǎn)化率（>60%）、優(yōu)異的芳烴選擇性（>85%），并且在1000 h內(nèi)無(wú)明顯失活。通過DFT計(jì)算，作者研究了反應(yīng)的能量學(xué)。作者將重點(diǎn)研究有Ov的表面，研究各種反應(yīng)途徑的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。CO2加氫首先是氫（H*）吸附在O位點(diǎn)上，CO2吸附在Fe位點(diǎn)附近的Ov上。雖然CO2*的兩個(gè)加氫通道對(duì)HCOO*或羧基（COOH*）開放，但反應(yīng)途徑分為兩個(gè)主要分支，一個(gè)通過CO*，另一個(gè)通過甲酸（HCOOH*），直到形成甲酰（HCO*）。一旦形成HCO*，兩個(gè)分支再次合并，隨后依次加氫，最后形成H2CO*、H3CO*和CH4。羧基途徑和甲酸途徑主要受第二加氫步驟的限制，第二加氫步驟必須克服1.93 eV（TS-2）和1.35 eV（TS-5）的活化障礙，才能分別生成CO* + H2O*和HCOOH*。因此，在含有Ov的LaFeO3(220)上，甲酸途徑比羧基途徑更具動(dòng)力學(xué)。首先甲酸途徑導(dǎo)致大量的含氧物種；其次純LaFeO3對(duì)HCOOH和H2CO的吸附較弱，對(duì)H2CO進(jìn)一步加氫更困難，導(dǎo)致其與純LaFeO3/H-ZSM-5的CO2轉(zhuǎn)化率存在差異；最后通過間接途徑（CO2 → HCOO* → HCOOH → HCO* → CO）生成CO比直接羧基途徑更可行。Upgrading CO2 to sustainable aromatics via perovskite-mediated tandem catalysis. Nat. Commun., 2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-47270-z.
